Digitoday

Valikko

Laser paljastaa kaiken – ja pistää samalla turbon tietokoneisiin

Julkaistu:

Tietotekniikkaa mullistava laserteknologia jäi nakuskannereista syntyneen kohun varjoon, mutta tutkija uskoo laserin voittoon.
– "Nakuskannereista" syntynyt hässäkkä on mielestäni turha. Ensinnäkin kuvien resoluutio on varsin huono, koska niiden kuvantamisessa käytetyt aallonpituudet ovat hyvin pitkiä näkyvän valon aaltoihin verrattuna, huomauttaa tutkijaopettaja Erik Vartiainen Lappeenrannan teknillisestä yliopistosta (LUT).

– Eli kyseessä ei ole mikään "nakukuva" ihmisestä siinä mielessä kuin maallikko sen voisi kuvitella.

Matematiikan ja fysiikan laitoksella työskentelevä Vartiainen tuntee henkilöskannereissa käytetyn tekniikan hyvin. Skannerien uusimmat versiot ovat hänestä myös aiempaa turvallisempia.

Utopiasta
käytäntöön


Alastonskanneri oli puolitoista vuotta koekäytössä Helsinki-Vantaan lentoasemalla, mutta siitä luovuttiin vuonna 2009. Kentästä vastaava Finavia perusteli päätöstään skannereista syntyneellä kohulla. Lisäksi EU:n asetuksessa laitetta ei ollut hyväksytty turvallisuusjärjestelmäksi, muun muassa Uusi-Suomi kertoi.

Finavian mukaan tällaisia skannereita ei ole sen koommin otettu käyttöön.

Henkilöskannereihin on liitetty myös terveyshuolia, sillä monet laitteet käyttävät vähäistä, mutta mahdollisesti haitallista röntgensäteilyä. Tämä on osaltaan johtanut skannerien teknologian tarkasteluun Euroopan unionin korkeimmalla tasolla.

Nyt käyttöön ovat puskemassa terahertsiaaltoja synnyttävät laitteet, joista Vartiainen puristaa entistä enemmän tehoja irti.

Aaltoja luodaan ultralyhyillä laserpulsseilla, mikä aina 1990-luvun lopulle asti oli utopiaa. Näiden niin sanottujen femtosekuntilaserien avulla tehtävä läpivalaisu on Erik Vartiaisen mielestä erinomainen korvike röntgenille.

– Erityisesti lentokenttäsovelluksissa THz-aalloilla on joitakin merkittäviä etuja perinteisesti käytettävään röntgensäteilyyn nähden. THz-aallot ovat ihmiselle merkittävästi turvallisempia kuin röntgensäteet, Vartiainen vakuuttaa.

Röntgenaaltojen fotonit ovat suurienergisiä ja pystyvät ionisoimaan atomeja ja molekyylejä. Se saattaa altistaa syövälle. THz-aaltojen fotonit ovat taas lämpösäteilyn fotoneja pienempienergisiä eivätkä pysty ionisoimaan.

Mutta onko ehdottoman varmaa, että edes jatkuva altistus läpivalaisulle vuosien ajan ei aiheuta jotain toistaiseksi tuntematonta vaaraa?

– Täysin varmaa on se, että THz-aallot eivät ionisoi molekyylejä. Lisäksi käytettävät säteilytehot voidaan pitää pieninä, joten muutkaan säteilyhaitat eivät ole todennäköisiä, tutkija vastaa.

Fiksua kuvan
tunnistusta


Erik Vartiaisen ominta alaa on uusien laskentamenetelmien kehittäminen, jotta teknologia alkaisi todella kukoistaa. Laskennan teho alkaa olla kohdallaan, mutta nyt haasteena on tehdä laskennasta täysin automaattista.

Tavoite on, että esimerkiksi läpivalaisukoneen käyttäjä näkee automatisoinnin ja analyysiohjelmiston avulla kuvasta entistä enemmän yksityiskohtia.

Vartiaisen mukaan ilman analysointiohjelmistoa THz-laitteistolla ei saada hyödynnettyä sitä kaikkea potentiaalia, miksi tekniikkaa ollaan ylipäätään tuomassa esimerkiksi lentokentille.

Aseet kyllä löytyvät vaatteiden alta, mutta monet muut salaisuudet paljastuvat vasta tarkastelemalla yksittäisten molekyylien "sormenjälkiä" eli absortiospektriä.

– THz-signaalin spektrianalyysillä päästään näkemään piilotettuja huumeita tai vaikkapa muoviräjähteitä, joita röntgenvalaisulla ei voi havaita. Esimerkiksi muoviräjähde Semtex ei erotu röntgenvalaisussa, mutta sillä on tunnusomainen THz-sormenjälki, Erik Vartiainen hahmottaa.

Vastaavalla tavalla myös vaikkapa kirjeiden sisältö ja erilaiset lääkeaineet paljastuvat.

Uusi silmä
lääkäreille


Lappeenrannan teknillinen yliopisto on mukana kansainvälisessä hankkeessa, jossa tutkitaan ultralyhyiden laserpulssien käyttöä paitsi läpivalaisussa, myös mikroskopiassa.

Mikroskopiassa laserpulsseja käytetään analysoimaan biologisia näytteitä. Niitä ei siis tarvitse enää värjätä, mikä säästää näytteitä muutoksilta ja myrkyttymiseltä. Kuvantaminen perustuu läpivalaisun tavoin molekyylien luontaisten värähtelyjen havainnointiin.

CARS-mikroskopiassa (Coherent Anti-Stokes Raman Scattering) laskennan pitää olla tutkija Vartiaisen mukaan mahdollisimman tehokasta valtavan datamäärän takia, jotta kuva-analyysi ei vaadi asiantuntijaa. Tavoitteena on saada laitteisto ja laskenta yhtä helppokäyttöiseksi kuin tavallisen mikroskoopin käyttö.

"Tietotekniikka
voi mullistua"


LUT:n Erik Vartiainen näkee ultralyhyille laserpulsseille hyvin monenlaisia sovelluksia silmäkirurgiasta kemiallisten reaktioiden ja sähköpurkausten hallitsemiseen. Laserpulssien taustalla oleva teknologia on vieläkin järisyttävämpää.

– Tämä on yksi tärkeä osa fotoniikkateknologiassa, joka tullee vielä joskus mullistamaan tietokoneteknologian. Nykyinen tietokonetekniikka perustuu puolijohteisiin (erityisesti transistoriin) ja elektronien käyttäytymiseen niissä. Fotoniikassa samat asiat pyritään tekemään fotonien avulla. Tässä olisi etuna prosessorin merkittävästi pienempi energian kulutus, massiivinen rinnakkaisuus laskennassa ja sitä kautta merkittävästi suurempi nopeus.

Laserteknologian kehittämistä auttaa myös se, että tutkimus ei vaadi valtavia rahasummia.

– Tämän kaltainen optiikan tutkimus on varsin halpaa verrattuna moneen muuhun fysiikan, kemian tai lääketieteen tutkimusalaan. Hyvin varustetun laserlaboratorion perustaminen ja ylläpito vaatii ennemminkin joitakin satoja tuhansia euroja kuin miljoonia, Erik Vartiainen punnitsee.

Kuitenkin erityisesti femtosekuntilaserit ovat toistaiseksi suhteellisen kalliita ostaa lentokentille, sillä kappalehinta on 100 000 euron luokkaa. Laitteet ovat myös isoja ja hankalakäyttöisiä. Vartiainen uskoo teknologian kehittyvän ja halventuvan lähivuosina siihen pisteeseen, että käyttö alkaa todella yleistyä.

Kommentit

    Näytä lisää

    Näitä luetaan!
    1. 1

      Hausjärveltä löytyi neljän vainajan metsähauta – KRP kaipaa tietoa kummulla vierailleista

    2. 2

      Joka neljäs suomalainen on syönyt maksansa sairaaksi –kuulutko sinä tietämättäsi heihin?

    3. 3

      Vaikea synnytys päättyi vauvan kuolemaan Hyksin alueella – Valvira: Hoito ei kaikilta osin asianmukaista

    4. 4

      Salkkarit-kaunotar ilakoi bikineissä turkoosin meren äärellä – fanit haltioissaan: ”Mikä kaunotar!”

    5. 5

      Ferrarin pomo kävi kuumana kuljettajille – teki rajun vertauksen: ”Katsokaa mitä tapahtui Bottaksen ja Räikkösen välillä!”

    6. 6

      Salma Hayek esittelee upeaa tiimalasivartaloaan – poseeraa sensuellisti yläosattomissa

    7. 7

      Sää teki hulvattoman tepposen meteorologille suorassa lähetyksessä: juontajien pokka petti täysin – katso video!

    8. 8

      Poliisi yritti ampua kimppuun käyneen koiran – laukaukset päättyivät murhenäytelmään

    9. 9

      Ruotsalainen kiekkotähti mukana kuolonkolarissa – 200 km/h kilpa-ajo maantiellä päättyi lapsuudenystävän kuolemaan

    10. 10

      Pizza jäi pöydälle kun polttopullo lensi – video kertoo miltä espoolaispizzeriassa näyttää räjähdysmäisen tulipalon jälkeen

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Livelähetys Prisman kassahihnasta nousi megahitiksi – erityisesti eräs ostohetki synnytti villejäkin teorioita

    2. 2

      Video: käsittämätön raekuuro pakotti autoilijat tien sivuun valtatiellä – ”En ole eläessäni nähnyt yhtä rankkaa”

    3. 3

      Espoolainen Mia käveli aamulla bussipysäkille, kun huomion kiinnitti hautausmaalle kuuluva näky

    4. 4

      Povipommi esitteli astetta härskimpää alastonkuvaansa 2-vuotiaalle tyttärelleen – raju raivo syttyi

    5. 5

      Video: nyt tulee kunnon tulipunainen hellemassa kohti Suomea – kunnes se törmää ”helteidentorjunta­bunkkeriin”

    6. 6

      Siru, 47, työskenteli Prisman kassalla juhannusyön suorassa lähetyksessä – paljastaa nyt ikimuistoisimman ostohetken

    7. 7

      Tiesitkö ”salanappulasta”, jolla saat heti lisää tilaa lentokoneessa?

    8. 8

      Sote repii taas hallitusta – Vanhaselta suorat sanat ministerille: ”Käsittämätön ehdotus”

    9. 9

      Poliisi yritti ampua kimppuun käyneen koiran – laukaukset päättyivät murhenäytelmään

    10. 10

      Tätä et nähnyt tv-lähetyksessä: Räikkönen raivosi ennenkuulumattomalla tavalla tiimilleen

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Naisen alastoman ruumiin vierestä löytyi kastikekauha, jonka hirvittävä tarkoitus selvisi pian poliisille – missä ovat heidän murhaajansa?

    2. 2

      Kesäyö innosti pariskunnan niin villiin seksiin, ettei tuhoilta vältytty – leirintäalueen johtaja kertoo näkymästä, joka ei unohdu

    3. 3

      Yksi tehtävä juhannusaatolta herätti kysymyksiä Hämeen poliisissa: ”Mitä ihmettä ihmisten mielessä liikkuu”

    4. 4

      Suomalaisseurueen kotimatka Kroatiasta tyssäsi, kun kännykkään kilahti viesti – ”Loput 120 seisoivat kentällä tumput suorina ja ihmettelivät”

    5. 5

      Martina Aitolehden kipujen syy selvisi: Lääkäriltä tyly tuomio – ”Kyyneleethän siinä pääsi”

    6. 6

      Pirullisen vaikea tarkkuustesti testaa hoksottimesi

    7. 7

      Entinen miljonääri luopui kaikesta ja muutti hökkeliin autiolle saarelle – 20 vuotta eikä ole katunut päivääkään

    8. 8

      Kotihälytyskeikalla odotti näky, joka riipaisi jopa vanhan sosiaalityöntekijän sydäntä – viranomaiset vetoavat juhannusjuhlijoihin

    9. 9

      Kris Jennerin paljastavasta salikuvasta löytyi nolo moka: kuvanmuokkaus meni pahasti pieleen – jopa fanit kritisoivat: ”Surullista!”

    10. 10

      Livelähetys Prisman kassahihnasta nousi megahitiksi – erityisesti eräs ostohetki synnytti villejäkin teorioita

    11. Näytä lisää
    Näitä luetaan!
    1. 1

      Hausjärveltä löytyi neljän vainajan metsähauta – KRP kaipaa tietoa kummulla vierailleista

    2. 2

      Joka neljäs suomalainen on syönyt maksansa sairaaksi –kuulutko sinä tietämättäsi heihin?

    3. 3

      Vaikea synnytys päättyi vauvan kuolemaan Hyksin alueella – Valvira: Hoito ei kaikilta osin asianmukaista

    4. 4

      Salkkarit-kaunotar ilakoi bikineissä turkoosin meren äärellä – fanit haltioissaan: ”Mikä kaunotar!”

    5. 5

      Ferrarin pomo kävi kuumana kuljettajille – teki rajun vertauksen: ”Katsokaa mitä tapahtui Bottaksen ja Räikkösen välillä!”

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Livelähetys Prisman kassahihnasta nousi megahitiksi – erityisesti eräs ostohetki synnytti villejäkin teorioita

    2. 2

      Video: käsittämätön raekuuro pakotti autoilijat tien sivuun valtatiellä – ”En ole eläessäni nähnyt yhtä rankkaa”

    3. 3

      Espoolainen Mia käveli aamulla bussipysäkille, kun huomion kiinnitti hautausmaalle kuuluva näky

    4. 4

      Povipommi esitteli astetta härskimpää alastonkuvaansa 2-vuotiaalle tyttärelleen – raju raivo syttyi

    5. 5

      Video: nyt tulee kunnon tulipunainen hellemassa kohti Suomea – kunnes se törmää ”helteidentorjunta­bunkkeriin”

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Naisen alastoman ruumiin vierestä löytyi kastikekauha, jonka hirvittävä tarkoitus selvisi pian poliisille – missä ovat heidän murhaajansa?

    2. 2

      Kesäyö innosti pariskunnan niin villiin seksiin, ettei tuhoilta vältytty – leirintäalueen johtaja kertoo näkymästä, joka ei unohdu

    3. 3

      Yksi tehtävä juhannusaatolta herätti kysymyksiä Hämeen poliisissa: ”Mitä ihmettä ihmisten mielessä liikkuu”

    4. 4

      Suomalaisseurueen kotimatka Kroatiasta tyssäsi, kun kännykkään kilahti viesti – ”Loput 120 seisoivat kentällä tumput suorina ja ihmettelivät”

    5. 5

      Martina Aitolehden kipujen syy selvisi: Lääkäriltä tyly tuomio – ”Kyyneleethän siinä pääsi”

    6. Näytä lisää